सिर्फ सात फोटॉन अरबों की तरह काम कर सकते हैं

What Is Light? (जुलाई 2019).

Anonim

केवल कुछ मुट्ठी कणों से बना एक प्रणाली बड़े सिस्टम की तरह कार्य करती है, जिससे वैज्ञानिकों को क्वांटम व्यवहार का अधिक आसानी से अध्ययन करने की इजाजत मिलती है।

अधिकांश पदार्थ भौतिकविदों का अध्ययन कणों की बड़ी संख्या से बना होता है-इतना बड़ा है कि एक बूंद के व्यवहार गुणों या स्विमिंग पूल के शुद्ध पानी के मूल्य के बीच अनिवार्य रूप से कोई अंतर नहीं है। यहां तक ​​कि एक बूंद में भी एक चौथाई कणों से अधिक हो सकता है।

इससे उनके सामूहिक व्यवहार को अपेक्षाकृत आसान समझ में आता है। उदाहरण के लिए, ड्रॉप और पूल में दोनों पानी 0 सी पर स्थिर हो जाएंगे और 100 सी पर फोड़ा जाएगा।

इस तरह के 'चरण संक्रमण' (यानी तरल से ठोस या तरल से गैस तक) इन बड़े प्रणालियों में अचानक दिखाई दे सकते हैं, क्योंकि इतने सारे कण शामिल होते हैं कि वे सभी एक साथ कार्य करते हैं। लेकिन बहुत छोटी प्रणालियों में क्या है? जब केवल कुछ मुट्ठी कण होते हैं, तो चरण संक्रमण के समान नियम लागू होते हैं?

इन सवालों के जवाब देने के लिए, इंपीरियल कॉलेज लंदन, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय और कार्ल्सृहे इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, जर्मनी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने 10 से कम फोटॉन, प्रकाश के मौलिक कणों की प्रणाली बनाई। प्रकृति भौतिकी में आज प्रकाशित उनके प्रयोगों के नतीजे बताते हैं कि चरण संक्रमण अभी भी औसतन सात कणों से बना सिस्टम में होते हैं।

कणों के क्वांटम व्यवहार का अध्ययन कम कणों के साथ बहुत आसान है, इसलिए तथ्य यह है कि इन छोटी प्रणालियों में चरण संक्रमण होते हैं, इसका मतलब है कि वैज्ञानिक क्वांटम गुणों जैसे कि समेकन का अध्ययन करने में सक्षम हैं।

इंपीरियल में भौतिकी विभाग के लीड लेखक डॉ रॉबर्ट न्यमान ने कहा: "अब यह पुष्टि हुई है कि 'चरण संक्रमण' अभी भी ऐसी छोटी प्रणालियों में एक उपयोगी अवधारणा है, हम उन तरीकों से संपत्तियों का पता लगा सकते हैं जो बड़े पैमाने पर संभव नहीं होंगे सिस्टम।

"विशेष रूप से, हम पदार्थ और प्रकाश की क्वांटम गुणों का अध्ययन कर सकते हैं-चरण परिवर्तन होने पर सबसे छोटे पैमाने पर क्या होता है।"

टीम का अध्ययन किया गया सिस्टम फोटॉन के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) था। बीईसी तब होता है जब क्वांटम कणों की एक गैस इतनी ठंडी होती है या इतनी करीबी होती है कि उन्हें अब प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है। एक बीईसी पदार्थ की स्थिति है जिसमें ठोस, तरल पदार्थ, गैस या प्लास्मा से बहुत अलग गुण होते हैं।

टीम ने पाया कि सिस्टम में फोटॉन जोड़कर, बीईसी में एक चरण संक्रमण तब होता है जब सिस्टम सात फोटॉन तक पहुंच जाता है, इससे पहले किसी अन्य बीईसी में कम होता है। इतना छोटा होने के कारण, पानी के पूल जैसे बड़े सिस्टम की तुलना में संक्रमण कम अचानक था, लेकिन तथ्य यह है कि एक अनुमानित बिंदु पर संक्रमण बड़े सिस्टम को अच्छी तरह से मिरर करता है।

प्रणाली एक साधारण उपकरण के साथ बनाई गई थी - कुछ फ्लोरोसेंट डाई और घुमावदार दर्पण। इसका मतलब है कि क्वांटम गुणों के अध्ययन में उपयोगी होने के साथ ही, प्रणाली का उपयोग प्रकाश के विशेष राज्यों को बनाने और कुशल बनाने के लिए किया जा सकता है।

इंपीरियल में भौतिकी विभाग के सह-लेखक डॉ फ्लोरियन मिन्टर ने कहा: "दो अलग-अलग दुनिया के सर्वश्रेष्ठ-चरण संक्रमण के भौतिकी और छोटे प्रणालियों की पहुंच - इस असामान्य प्रकाश स्रोत में माप या संवेदन में संभावित अनुप्रयोग हैं । "

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